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熱管理,簡(jiǎn)而言之就是電池等元器件利用加熱或者冷卻等相關(guān)方法對(duì)目標(biāo)對(duì)象的溫度和溫差進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的一個(gè)過(guò)程。其涉及的基本原理有導(dǎo)熱,對(duì)流傳熱或熱輻射這三種傳熱學(xué)過(guò)程,而這三種過(guò)程都涉及到溫差,所以熱管理的過(guò)程需消耗能量,讓目標(biāo)對(duì)象與外部環(huán)境產(chǎn)生溫差。
其應(yīng)用場(chǎng)景非常多,目前已大量應(yīng)用于工業(yè)、通信業(yè)、消費(fèi)電子、服務(wù)器、儲(chǔ)能、新能源汽車等場(chǎng)景,對(duì)相關(guān)設(shè)備或電子元器件正常穩(wěn)定的運(yùn)行有著非常的積極作用,而隨著相關(guān)行業(yè)的迅速發(fā)展,熱管理行業(yè)也會(huì)越來(lái)越受到重視。
1.熱管理可以防止過(guò)熱和系統(tǒng)故障,隨著熱管理相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景的快速發(fā)展,相關(guān)設(shè)備的功能增加,元器件的工作積聚大量的熱量。而過(guò)多的熱量積聚,則會(huì)導(dǎo)致電子元件的損壞,設(shè)備性能下降甚至整個(gè)系統(tǒng)的崩壞。通過(guò)合理的熱管理措施,可以有效地散出熱量,保證系統(tǒng)在合適的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行,提高系統(tǒng)的可靠性。
2.通過(guò)熱管理,可以大幅度增強(qiáng)設(shè)備的性能和使用壽命。以目前常用的手機(jī)為例,由于手機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的排布相當(dāng)緊湊,各種電子元件之間基本很少有空隙。假使電池和處理器熱量不能夠及時(shí)排出,則會(huì)影響到其他部件的各種溫度,從而打破各個(gè)硬件的協(xié)調(diào)工作,不僅影響設(shè)備性能也會(huì)影響手機(jī)的使用壽命。
3.從安全的必要性角度來(lái)看。熱管理系統(tǒng)在相關(guān)行業(yè)不可或缺,以儲(chǔ)能行業(yè)為例,隨著儲(chǔ)能電站規(guī)模的增長(zhǎng),電池?cái)?shù)量與功率的增大,運(yùn)行時(shí)將會(huì)積累大量熱量,如果不能有效及時(shí)的散熱,將會(huì)引起熱失控的嚴(yán)重后果。因此有效的熱管理對(duì)安全性有著重要的意義。
4.熱管理能夠提高能源利用率,在新能源車輛中,過(guò)高或過(guò)低的工作環(huán)境都會(huì)影響電池的性能,從而影響新能源的續(xù)航里程。而通過(guò)合理有效的熱管理策略,可以使工作溫度保持在合理的溫度,降低能耗,減少運(yùn)行成本。
綜上所述,熱管理熱管理的重要性體現(xiàn)在防止過(guò)熱和系統(tǒng)故障、增強(qiáng)的性能和壽命、安全考慮以及能源效率和成本節(jié)約等多個(gè)方面。
熱管理行業(yè)目前在動(dòng)力電池行業(yè)與儲(chǔ)能行業(yè)與應(yīng)用較為多。動(dòng)力電池領(lǐng)域中以新能源整車車熱管理增長(zhǎng)較快,隨著新能源汽車對(duì)市場(chǎng)的滲透率提升以及相關(guān)產(chǎn)品的性能的升級(jí),熱管理系統(tǒng)在新能源的市場(chǎng)空間和價(jià)值巨大。
熱管理對(duì)新能源汽車有多重意義,首先新能源的續(xù)航里程時(shí)消費(fèi)者十分關(guān)注的指標(biāo)之一,熱管理系統(tǒng)可以有效的控制電池溫度,防止電池包、過(guò)熱過(guò)冷引起的電池性能下降,提高電池的使用效率來(lái)延長(zhǎng)車輛的續(xù)航里程。
其次動(dòng)力電池的安全性能夠增強(qiáng),動(dòng)力電池是新能源車的動(dòng)力來(lái)源與重要組件,熱管理系統(tǒng)通過(guò)BMS系統(tǒng)可以有效的把控工作溫度,防止熱失控引起的火災(zāi)等事故,保障車輛和乘客的安全。并且,隨著新能源汽車行業(yè)的發(fā)展,相關(guān)部門對(duì)整車的安全性能和質(zhì)量要求也越來(lái)越高,相關(guān)法律法規(guī)也要求車企需要具備相應(yīng)的熱管理能力來(lái)保證整車的安全與質(zhì)量。
以電動(dòng)車領(lǐng)域?yàn)槔壳盁峁芾矸桨复笾驴梢苑殖伤姆N:風(fēng)冷、液冷、直冷、相變材料。
1. 風(fēng)冷是較常見(jiàn)也是較簡(jiǎn)單的一種散熱方式,利用自然的氣流或扇吹走散熱器所吸收的熱量。有成本低,安裝簡(jiǎn)單,可靠易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),但是受環(huán)境影響較大,早期電動(dòng)車應(yīng)用較為多。
2. 液冷可分為冷板液冷和浸沒(méi)式液冷,冷板式液冷是一種間接散熱方式,通過(guò)將冷卻板與電池接觸,利用冷板中的冷卻劑與電池進(jìn)行熱交換,并通過(guò)冷卻通道帶走熱量。浸沒(méi)式液冷是將電池模塊浸沒(méi)在絕緣的冷卻液體中來(lái)進(jìn)行熱交換的散熱方式。液冷具有換熱效率高,熱度均勻等優(yōu)點(diǎn),但成本較高。
3. 冷媒直冷是利用整車空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑,直接將制冷劑流入電池內(nèi)部蒸發(fā)器中,冷媒在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并高效的將電池系統(tǒng)的熱量帶走。這種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且容易拆卸,后期維修成本低。但是無(wú)法進(jìn)行直接加熱,需要增添額外的加熱系統(tǒng)。
4. 相變材料可以分成無(wú)機(jī)相變材料、有機(jī)相變材料和復(fù)合相變材料三種。其吸熱放熱過(guò)程,系統(tǒng)溫度平穩(wěn),可以達(dá)到近似恒溫的效果,已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用。有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,質(zhì)量小和巨大的潛熱特性,但更換成本高,穩(wěn)定性較差。
熱管理隨著相關(guān)行業(yè)的發(fā)展,相關(guān)部門對(duì)能耗與安全的重視,顧客對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的穩(wěn)定性的需求,已經(jīng)越來(lái)越被廣大廠商重視。其在維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定,增強(qiáng)性能,增強(qiáng)安全性與降低成本的特性也被相關(guān)業(yè)內(nèi)人士所青睞。因此,隨著相關(guān)材料技術(shù)的不斷發(fā)展,越來(lái)越多的方案將被應(yīng)用,熱管理的應(yīng)用場(chǎng)景將進(jìn)一步擴(kuò)大。
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